【正文】 擇幅 度 調(diào) 節(jié)波 形 輸 出1 n F1 0 0 n F1 0 p F1 0 u F 圖 MAX038的信號發(fā)生器原理圖 這種方法實現(xiàn)起來比較容易，但是頻率和幅值的調(diào)節(jié)比較困難。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)各種需要的波形的輸出，成本也不高，只是在擴(kuò)展外設(shè)的時候浪費了大量的接口，以后的系統(tǒng)擴(kuò)展可能會有影響。DDS同 DSP（數(shù)字信號處理） 一樣，是一項關(guān)鍵的數(shù)字化技術(shù)。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比， DDS 具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時間等優(yōu)點，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的一個關(guān)鍵技術(shù)。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù) DDS 頻 率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個相位值；正弦計算器則對該相位值計算數(shù) 字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。 模塊的結(jié)構(gòu)劃分 圖 本次我選用的是單片機(jī)通過查表獲得某一時刻對用的波形幅值，經(jīng)過 DAC轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的模擬信號，幅值的調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)節(jié) DAC的基準(zhǔn)電壓實現(xiàn)，頻率的調(diào)節(jié)則是 單 片 機(jī) 顯示 鍵盤 D/A 轉(zhuǎn)換 雙極性轉(zhuǎn)化電路 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 5 第三章 各部分功能模塊 單片機(jī)模塊 本次設(shè)計選用的單片機(jī)芯片是 AT89C51 單片機(jī)。 AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。外接石英晶體 (或陶瓷諾振器 )及電容C1, C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。如使用陶瓷諧振器的話，應(yīng)選擇 40pF 士 10pF 的容值的電容。采用外部時鐘的電路的情況時，外部時鐘脈沖接到 XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高 電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。每一根引腳都可以編程。 J F E T NQ1 Q2Q8Q 10D9 D 10 R 12R 14R 17Q4D7D8R6Q6Q7Q 14Q 16R 18Q 13R 15Q 12 Q 11Q 15R 20Q3R7Q9R9R8C 11R 10 R 111KR5R e s 2R 16R 13R 19V c cVoGND 圖 322:7805的原理圖 通過差分對管和負(fù)反饋電 路，使得輸出的電壓穩(wěn)定在 +5V。與微處理器完全兼容。 D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 圖 332： DACA0832引腳圖 各引腳的功能如下： D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線， TTL 電平，有效時間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯 )； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 9 WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由WR XFER 的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當(dāng) LE2 為高電平時， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負(fù)跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入 DAC 寄存器并開始 D/A 轉(zhuǎn)換。 通常 DAC0832 有三種不同的工作方式，主要依據(jù)對數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC 鎖存器的控制方式劃分：直通方式，單緩沖方式和雙緩沖方式。 單緩沖方式者把數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC鎖存器的使能端接在一起，只需要一組信號就能同時控制兩個寄存器的。 綜上所訴，本次設(shè)計采用了單緩沖控制方式 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 10 V R E F8R F B9GND10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416D I 07CS1W R 12GND3D I 34D I 25D I 16X F E R17W R 218I L E19VDD20 D A C 08 32V C C1212345678814321L M 35 8DV R E FOUT 圖 鍵盤輸入模塊 通常單片機(jī)外部擴(kuò)展鍵盤的方式有獨立式鍵盤，矩陣鍵盤以及專門的鍵盤電路。 圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 11 矩陣鍵盤相比獨立式鍵盤其擴(kuò)充的量大大增加，例如常見的 4*4 矩陣鍵 盤占用的 I/O口為 4+4=8 個，當(dāng)需要擴(kuò)充為 20鍵輸入時只需要 4+5=9個 I/O口，而采用獨立式鍵盤的時候要分別用掉 16個 I/O 口和 20個 I/O口，由于單片機(jī)的I/O口數(shù)量有限，很難將大量的 I/O口用于，顯然矩陣鍵盤能夠大大的減少系統(tǒng)I/O口的使用，矩陣鍵盤的缺點是編寫程序比較麻煩，需要上拉電阻系統(tǒng)的連線和元器件都增加。 P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8R S T9P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17X T A L 218X T A L 119V S S20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C40 A T 89C 51V C C 圖 專用的鍵盤電路能夠?qū)崿F(xiàn)鍵盤的輸入，而且讀取數(shù)據(jù)也比較簡單，例如周立功公司的數(shù)碼管鍵盤擴(kuò)展電路 7289，能同時控制 8位 7段共陰極數(shù)碼管和 64個按鍵輸入，內(nèi)部自帶消抖設(shè)置，當(dāng)檢測按鍵輸入時能夠給單片機(jī)發(fā)送中斷信號，并直接將對應(yīng)的值發(fā)送給單片機(jī)，而不需要單片機(jī)另外程序?qū)ζ溥M(jìn)行識別，數(shù)碼管顯示部分能夠通過單片機(jī)設(shè)置各位的顯示段碼，并設(shè)置其導(dǎo)通與否和偏移方向。 由于本次設(shè)計使用的按鍵數(shù)量并不要求很多，要求的只有模式，頻率 +和幅值 +， 所以采用獨立鍵盤能夠減少系統(tǒng)電路的復(fù)雜程度，也大大簡化了對編程的要求。 為了降低設(shè)計的成本和擴(kuò)展的難度，本次設(shè)計選擇使用 7段數(shù)碼管。 其中共陰極數(shù)碼管的編碼方式如下 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , 0 1 2 3 4 5 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , 6 7 8 9 A B 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 13 C D E F 無顯示 LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。當(dāng)送入一次字 形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。缺點是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 14 V R E F8R F B9GND10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416D I 07CS1W R 12GND3D I 34D I 25D I 16X F E R17W R 218I L E19VDD20D A C 0 8 3 2814321L M 3 5 8 D814321L M 3 5 8 DR2R1R3OUTV R E F 圖 如圖為常用的雙極性轉(zhuǎn)化電路，第一個運算放大器將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，第二個運算放大器和電阻 R1,R2共同組成方向加法器，由于電流輸出接的是第一個運算放大器的反相輸出端，所以當(dāng)滿足 2*R2=R1且 R2=R3的時候輸出電壓為 Vout=Vi（ Vref/2） 當(dāng)要實現(xiàn)雙極性輸出的時候幅值的二進(jìn)制碼要轉(zhuǎn)為偏移二進(jìn)制碼，即 將二進(jìn)制碼對應(yīng)的零值偏移到 80H，在偏移之后，只有幅值二進(jìn)制碼大于 128 的輸出才為正，后則為負(fù)。 幅值調(diào)節(jié)模塊 V C CPUPDA S EV S SVHVWVLX 9511V C CP or t12 圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 15 數(shù)字電位器是可用數(shù)字信號控制電位器滑動端位置的新型器件，一般分按鈕控制和串行信號控制兩種， X9511就是 XICOR公司生產(chǎn)的理想按鍵式數(shù)字電位器，它內(nèi)含 31個串聯(lián)電阻陣列和 32個軸頭。 X9511內(nèi)部由計數(shù)器、存儲器、譯碼器、模擬開關(guān)和電阻陣列等電路組成，其中計數(shù)器是 5 位可逆計數(shù)器，可用于對控制信號 PU（或 PD）進(jìn)行加（或減）計數(shù)，計數(shù)器的計數(shù)值可以在 ASE 的控制下存儲非易失性存儲器中。 X9511的計數(shù)器電路具有以下特點： ，當(dāng)輸入脈沖寬度小于 40ms時，計數(shù)器將其視為干擾信號而不進(jìn)行計數(shù)； 和 PD 引腳可直接連接一個按鈕開關(guān)到地，當(dāng)按鈕按下時，在 PU 或 PD端產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，使計數(shù)器進(jìn)行加 1（按 PU鍵）或減 1（按 PD鍵）計數(shù)； E2PROM 中長期保存； 4. 能在上電 時自動將 E2PROM中的數(shù)據(jù)恢復(fù)到計數(shù)器中； 5. 當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到最大值 “31” 時， PU 按鍵失效，而計數(shù)到最小值 “0”時， PD 按鍵失效，從而避免循環(huán)計數(shù)，保證電位器調(diào)到最大位置時不會跳到零位，或從零位跳到最大位置。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 16 圖 X9511的引腳配置： /PU管腳： /PU輸入用來增大滑動端的位置。 /PD管腳： /PD輸入用來減小滑動端的位置，同 /PU一個片內(nèi)的上拉電阻使 /PD腳懸空的時候保持高電平，如果 /PD接地或則邏輯低電平，在經(jīng)過一個去抖時間之后，將把滑動端下移 到下一個鄰接的位置。 Vss：芯片的接地端。滑動端在電阻陣列中的位置由控制輸入端決定。 /ASE：自動存儲使此控制端接 Vl時， AUTOSTORE 被使能，接 VDD 時被禁止，用戶可動過將其置低電平，存儲當(dāng)前的電阻值，在下次復(fù)位的時 候直接使用當(dāng)前河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 各部分功能模塊 17 的阻值。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè) 計論文 電路軟件設(shè)計 18 第四章 電路軟件設(shè)計 系統(tǒng)總框圖 圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè) 計論文 電路軟件設(shè)計 19 顯示子程序 顯示部分采用動態(tài)輸出的方式，通過控制兩個鎖存器來控制實現(xiàn)單個 I/O分時控制輸出輸出數(shù)碼管的段選（字形的選擇）和位選（位權(quán)的選擇）。